填土与液化场地勘察工作回述——以某项目为例

某项目拟建场地位于太原市小店区,属东山冲洪积平原前缘地带,地形较平坦。填土分布范围广、工程性质差;地下水位埋藏较浅,地基土水位以上具湿陷性,水位以下饱和砂土及粉土为液化土层。

该项目岩土工程勘察工作时间紧、任务重,我公司在建设单位的通力配合下,保质保量、按时高效地完成了该项目的岩土工程勘察工作,为项目的顺利进行,打下了坚实的基础。

根据该项目各拟建建筑使用功能、层数及高度、结构荷载和基底压力、对地基承载力和地基基础形式等不同的要求,我公司工程勘察技术人员在岩土工程勘察工作中着重解决了如下难点、重点问题:

1、填土的问题

该场地内填土分布广泛,堆积时间在10年内,厚度差异大,结构松散,均匀性差。勘探时,我们根据不同的情况,调整泥浆配比,或采用套管护壁,解决了钻孔孔壁坍塌的问题,保证了每个钻孔的钻探质量,按勘察纲要完成勘探任务。工作时,严格按操作要求进行钻探,保质保量完成取样及原位测试任务,通过钻探取样、标准贯入试验、静力触探试验等多种方法,查明其分布及工程特性,为后期岩土工程评价奠定基础。

2、地基土液化问题

拟建场地抗震设防烈度为8度,地下水埋藏浅,地面下存在饱和砂土和饱和粉土,地基土通常为液化土层。液化土层在地震作用下,地基土的承载力、桩侧摩阻力会急剧降低,甚至降为0,并且发生严重的不均匀沉降,危及建筑物及人员的安全。

勘察时,我们针对地基土的液化问题,布置了22个用于液化判别的标准贯入试验钻孔,除进行常规的标准贯入试验外,进一步要求留置标贯扰动样,对粉土进行粘粒含量试验,判别液化。通过液化判别计算确定该场地为液化场地,液化指数值范围为0~13.22,主要液化土层为第③、⑤层中的粉土及所夹细砂,通过液化指数计算表可知,基础埋深范围内液化土层液化指数计算值在总液化指数中占比较大,随着基坑开挖,基底下剩余液化指数将急剧减小。由于液化指数在平面分布上没有规律性,不宜分区划分液化等级,因此按不同的建筑物提供液化等级。

轻微液化:1#、2#、9#、12#(3层部分)13#、14#;

中等液化:3#、6#~8#、10#、12#(4层部分)、15#;

一般地基:4#、5#、11#。

3、地基基础选型

各拟建建筑使用功能不同、层数及高度不同,结构荷载和基底压力也差异巨大,对地基承载力的要求和地基基础形式也不尽相同。

对于1#~3#、6#~9#高层住宅楼,由于其层数高,基底压力大,结合场地地层考虑,由于地基土存在液化,天然地基和复合地基无法满足设计要求。为保证建筑物的安全,满足规范和设计对变形的要求,地基基础形式采用桩基础比较合适。

拟建4#幼儿园天然地基持力层为第①2层素填土,且其下存在湿陷性土层。为消除部分湿陷及提高地基承载力,建议采用换填灰土垫层进行处理。

13#~15#商业及车库上部结构采用框架结构,整体性好,对不均匀沉降的协调性好,荷载也较轻,同时天然地基持力层和下卧层工程性质差异较小,强度能满足要求,因此可考虑采用天然地基。

根据建筑物对地基承载力和变形的不同要求,针对性的提供符合实际情况的地基基础形式,既可以保证建筑的安全,还能够节约投资,提高经济效益。

4、桩基持力层的选择

拟建建筑物中有多栋高层住宅楼,其中该工程1#~3#、6#~9#高层住宅楼为地上30~33层,基底压力较大,通常应采用桩基,为此,勘察时,应将选择良好的桩端持力层作为工作重点之一。

该工程地基土以粉土、粉质粘土和细砂为主,其中第⑥层为细砂与粉土互层,⑥1层细砂级配较好,中密状态,是较好的桩端持力层。但其厚度差异较大,薄的地段在满足规范对于桩端进入持力层的深度要求后,往往所剩无几,甚至穿透。穿透该层,弃之不用,却又会对成桩,特别是压入施工工艺的桩型造成不利影响,使桩无法压到设计标高。

⑥2层粉土与⑥1层细砂基本上在同一埋深范围,只是由于砂和粉土含量的不同,人为做出了区分。我们对钻孔记录、岩芯和土样重新复核后发现,该层粉土,往往混有较多的砂,因此其物理力学性质要比单纯的粉土要好,也可以考虑做为桩端持力层,顾虑只在于以⑥2层粉土为桩端持力层时,桩长较短,单桩承载力较低,无法满足上部结构荷载对承载力的要求。

我们经过反复推敲验算,并结合本次勘察的原位测试、土工试验,综合内外业资料缜密分析后,认为当采用满堂布桩,以第⑥层细砂与粉土互层为桩端持力层时,有效桩长约20m,承载力按⑥1层细砂qpk取1600kPa,能够满足上部结构对承载力的要求。经综合分析外业资料,分层统计土工试验成果资料,提供高强预应力(PHC)管桩和钢筋混凝土灌注桩两种桩基形式,以供建设单位和设计单位进行比选。并提供了各种桩型的桩端持力层和设计参数,保证桩基基础安全、经济合理。

工程建设期间,试桩检测和工程桩检测结果均对我们提供的高强预应力(PHC)管桩基础方案给出了非常良好的结果反馈,单桩竖向承载力和变形均满足规范和设计要求。

本次勘察工作,我们严格按照国家和地方现行的规范规程要求,按勘察纲要确定的操作要求,通过钻探取样、标准贯入试验、静力触探试验、波速测试等多种方法,查明场地土层分布,多种手段、多种方法评价场地土的工程特性,为工程设计提供准确的岩土资料和依据,为该项目保质、保量、按时竣工奠定了坚实的基础,同时本项目也荣获2023年度山西省勘察设计行业优秀工程三等奖。